开关稳压电源的设计和应用 机械工业出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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裴云庆 著

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111304630

商品编码：29482646144

包装：平装

出版时间：2010-07-01

基本信息

书名：开关稳压电源的设计和应用

定价：39.00元

作者：裴云庆

出版社：机械工业出版社

出版日期：2010-07-01

ISBN：9787111304630

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.359kg

编辑推荐

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内容提要

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本书是《电力电子新技术系列图书》中的一册，主要介绍开关稳压电源的基本原理、设计方法及应用。本书共分11章。章介绍了开关电源技术的一些基本概念及发展史和发展趋势。第2、3章分别介绍在开关电源中常用的电力电子变换电路的拓扑及工作原理。第4章介绍了PWM变换器的数学模型。第5、6章分别介绍开关电源中常用的电力电子器件和变压器、电感、电容器等元器件。第7、8章介绍开关电源中主电路及控制系统的设计方法。第9章介绍开关电源中常用的功率因数校正技术的基本原理。0章介绍了开关电源的电磁兼容问题。1章为开关电源的应用，介绍了两种小功率开关电源和两种大功率开关电源的设计过程。
　　本书可供从事开关电源开发、设计和生产的工程技术人员阅读，也可为高校电力电子技术、电气自动化技术等专业师生提供参考。

目录

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章　绪论
　1.1　关于开关稳压电源
　1.2　开关电源的发展史
　1.3　开关电源的应用
　1.4　本书的基本结构
　参考文献
第2章　PWM开关电路拓扑
　2.1　开关电源中申力电子电路的分类
　2.2　非隔离型DCDC变换电路
　　2.2.1　降压（Buck）型电路
　　2.2.2　升压（Boost）型电路
　　2.2.3　升降压（BuckBoost）型电路
　　2.2.4　丘克（Cuk）型电路
　　2.2.5　Sepic型电路
　　2.2.6　Zeta型电路
　2.3　隔离型电路
　　2.3.1　正激型电路
　　2.3.2　反激型电路
　　2.3.3　半桥电路
　　2.3.4　全桥型电路
　　2.3.5　推挽型电路
　2.4　整流电路
　　2.4.1　全桥整流电路
　　2.4.2　全波整流电路
　　2.4.3　倍流整流电路
　　2.4.4　同步整流技术
　2.5　回馈型电路
　　2.5.1　非隔离回馈型电路
　　2.5.2　隔离回馈型电路
　2.6　小结
　参考文献
第3章　软开关技术
　3.1　软开关的基本概念
　　3.1.1　硬开关与软开关
　　3.1.2　零电压开关与零电流开关
　3.2　软开关电路的分类
　　3.2.1　准谐振电路
　　3.2.2　零电压开关PWM电路和零电流开关PWM电路
　　3.2.3　零电压转换PWM电路和零电流转换PWM电路
　3.3　典型的软开关电路
　　3.3.1　零电压准谐振电路
　　3.3.2　移相全桥型零电压开关PWM电路
　　3.3.3　有源箝位正激型电路
　　3.3.4　零电压转换PWM电路
　　3.3.5　不对称半桥型电路
　　3.3.6　软开关PWM三电平直流变换器
　3.4　谐振变换电路的原理及分类
　3.5　典型的谐振变换电路
　　3.5.1　串联谐振电路
　　3.5.2　并联谐振电路
　　3.5.3　串并联谐振电路
　3.6　小结
　参考文献
第4章　开关电源控制系统的原理
　4.1　开关电路的建模
　　4.1.1　理想开关模型
　　4.1.2　状态空间平均模型
　　4.1.3　小信号模型
　4.2　系统的传递函数
　　4.2.1　开关电路
　　4.2.2　PWM比较器
　　4.2.3　调节器
　4.3　基于小信号模型的分析方法
　　4.3.1　系统的稳定性
　　4.3.2　动态指标
　4.4　电压模式控制和电流模式控制
　　4.4.1　电压模式控制
　　4.4.2　峰值电流模式控制
　　4.4.3　平均电流模式控制
　4.5　并机均流控制的原理
　4.6　小结
　参考文献
第5章　常用电力电子器件
第6章　无源器件
第7章　功率电路的设计
第8章　控制电路的设计
第9章　功率因数校正技术
0章　开关电源的电磁兼容问题
1章　开关电源设计实例

作者介绍

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文摘

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序言

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开关稳压电源设计与应用：精密控制，驱动未来 在现代电子设备日益小型化、高性能化以及对能源效率要求不断提高的今天，开关稳压电源（Switched-Mode Power Supply, SMPS）以其卓越的效率、紧凑的体积和灵活的输出特性，已成为电子产品不可或缺的核心组件。从消费电子产品中的手机充电器、笔记本电脑适配器，到工业自动化领域的高精度仪器、通信基站，再到新能源领域的光伏逆变器、电动汽车充电桩，开关稳压电源的身影无处不在，默默驱动着现代科技的进步。 本书旨在深入剖析开关稳压电源的设计原理、关键技术、实际应用及其发展趋势。我们将带领读者一同探索这一充满挑战与机遇的领域，理解其核心工作机制，掌握设计与优化的实用技巧，并洞察其在各行各业中的广泛应用前景。 第一章：开关稳压电源基础理论 本章将为读者打下坚实的理论基础。我们将从最基本的电能转换概念出发，阐述与线性电源的根本区别，深入剖析开关稳压电源之所以能够实现高效率的关键——利用开关元件（如MOSFET、IGBT）的快速通断来控制能量的存储与释放。 基本工作原理： 详细介绍PWM（脉冲宽度调制）、PFM（脉冲频率调制）等控制方式，以及它们如何通过改变占空比或频率来调节输出电压。 关键拓扑结构： 深入讲解 Buck（降压）、Boost（升压）、Buck-Boost（升降压）以及SEPIC、Ćuk等经典拓扑的电路结构、工作模式和数学模型。通过分析不同拓扑的优缺点，帮助读者理解在不同应用场景下的选择依据。 功率变换的理论基础： 引入电感、电容在能量存储中的作用，以及变压器在隔离和电压变换中的原理。探讨电能损耗的来源，如导通损耗、开关损耗、磁芯损耗等。 反馈控制系统： 讲解闭环控制系统的基本原理，包括误差放大器、补偿网络（如PID控制器）的设计，以及它们在维持输出电压稳定性和快速响应方面的作用。 第二章：开关稳压电源的关键器件与选型 本书将详细介绍构成开关稳压电源的核心电子元器件，并提供实用的选型指南，帮助读者做出经济高效且性能可靠的设计。 功率开关器件： 深入研究MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）和IGBT（绝缘栅双极晶体管）的特性，包括导通电阻、开关速度、耐压能力、栅极驱动要求等。分析不同型号器件的适用范围。 续流二极管与同步整流： 讲解二极管在电路中的作用，重点介绍肖特基二极管因其低正向压降和快速恢复特性在高频开关电源中的优势。同时，将详细介绍同步整流技术，分析其如何通过使用MOSFET替代二极管来大幅降低损耗，提高效率。 储能元件： 深入探讨电感和电容的设计与选型。包括电感值、饱和电流、直流电阻（DCR）以及电容的等效串联电阻（ESR）、纹波电流承受能力、工作电压和温度特性。介绍各种类型的电感（如铁氧体电感、功率电感）和电容（如陶瓷电容、电解电容、薄膜电容）的适用场景。 控制芯片（PWM控制器）： 介绍主流的PWM控制器芯片，包括其内部功能（如振荡器、误差放大器、驱动电路、保护功能等）、工作模式（如电压模式、电流模式）以及如何根据应用需求选择合适的控制器。 其他辅助元件： 涉及电阻、稳压二极管、光耦等元件的选型与作用。 第三章：开关稳压电源设计流程与优化 本章将引导读者进行实际的设计过程，并提供一系列优化策略，以实现高性能、高可靠性的开关稳压电源。 设计流程概览： 从明确的规格要求（输入电压范围、输出电压、输出电流、效率、纹波等）出发，逐步展开设计过程。 拓扑结构选择： 根据设计目标（如隔离需求、效率要求、成本预算等）选择最合适的电路拓扑。 功率元件计算与选型： 基于输入输出参数，进行关键功率器件（开关管、二极管、电感、电容）的理论计算，并结合实际器件手册进行详细选型。 反馈环路设计： 详细讲解频率补偿设计，包括伯德图分析，如何设计补偿网络以确保系统的稳定性和快速瞬态响应。 PCB布局与布线： 强调PCB布局对开关稳压电源性能的至关重要性。讲解如何减小寄生参数，降低电磁干扰（EMI），优化散热，以及关键信号线的布线技巧。 EMI/EMC设计： 介绍EMI/EMC的基本原理，分析开关稳压电源产生的EMI来源，并提供滤波设计、屏蔽技术、接地策略等有效的抑制EMI/EMC的方法。 热设计与散热： 讨论功率损耗与发热问题，讲解如何进行热分析，选择合适的散热器，以及优化PCB布局以改善散热效果。 可靠性设计： 探讨提高电源可靠性的关键因素，如元器件降额使用、过压/过流/过温保护电路的设计、元器件的寿命分析等。 第四章：开关稳压电源的保护与测试 一个设计完善的开关稳压电源不仅要性能优越，更要具备可靠的保护功能，并能通过严格的测试来验证其设计。 过压保护（OVP）： 讲解不同类型的OVP电路（如TL431、比较器、专用的OVP IC），以及它们的工作原理和设置方法。 过流保护（OCP）： 介绍电流检测方式（如电流互感器、检测电阻、检测MOSFET的RDS(on)）和OCP的触发机制，包括逐周期电流限制和限流保护。 过温保护（OTP）： 讲解利用热敏电阻、温控开关等实现过温保护的电路设计。 欠压锁定（UVLO）： 解释UVLO在启动和低输入电压下的保护作用。 短路保护（SCP）： 探讨短路发生时的保护策略。 电源测试方法： 详细介绍开关稳压电源的各项性能测试，包括稳态输出电压精度、负载调整率、电网调整率、输出纹波和噪声、效率测量、瞬态响应测试、EMI/EMC测试、高低温测试、老化测试等。 测试仪器介绍： 介绍常用的测试设备，如示波器、电源分析仪、电子负载、频谱分析仪、LCR表等。 第五章：开关稳压电源的实际应用案例分析 本章将通过具体的应用场景，展示开关稳压电源的设计理念和技术优势。 消费电子领域： 智能手机充电器： 分析其对体积、效率、快充协议（如USB PD）的要求，以及氮化镓（GaN）等新型功率器件的应用。 笔记本电脑适配器： 探讨其对宽输入电压范围、低待机功耗、高可靠性的需求。 工业控制与通信领域： 工业电源模块： 强调其对宽温工作、高可靠性、防护等级的要求，以及在PLC、伺服系统中的应用。 通信基站电源： 介绍其对高功率密度、高效率、冗余设计、低EMI的要求。 新能源领域： 光伏逆变器： 探讨其在大功率DC-AC转换中的MPPT（最大功率点跟踪）控制和高效率要求。 电动汽车充电桩： 分析其对高功率、高可靠性、安全性的需求，以及与车载电源的协同设计。 医疗电子领域： 医疗仪器电源： 强调其对低EMI、隔离要求、可靠性和生物相容性的严苛标准。 第六章：开关稳压电源的发展趋势与前沿技术 技术日新月异，本章将展望开关稳压电源未来的发展方向，以及新兴技术在其中的作用。 高频化与小型化： 探讨更高开关频率带来的效率提升和体积减小，以及相应的挑战（如寄生参数、EMI）。 宽禁带半导体器件（GaN、SiC）： 深入分析氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）等新型功率半导体材料的优势，如更高的击穿电压、更低的导通电阻、更快的开关速度，以及它们如何推动电源的效率和功率密度达到新高度。 数字化与智能化控制： 探讨数字信号处理器（DSP）和微控制器（MCU）在电源控制中的应用，实现更灵活的控制、更全面的监测和更智能的保护。 多相交错技术： 分析多相交错技术如何实现高功率输出、降低输出纹波和提高可靠性。 无线充电技术： 探讨无线充电在开关稳压电源设计中的应用，以及其面临的挑战和未来发展。 人工智能在电源设计中的应用： 展望AI技术在设计优化、故障预测、智能诊断等方面的潜力。 通过本书的深入学习，读者将不仅掌握开关稳压电源的设计核心技能，更能深刻理解其在推动现代科技进步中的重要作用。无论您是电子工程专业的学生、致力于电源研发的工程师，还是希望深入了解电子产品内部奥秘的技术爱好者，本书都将为您提供一份全面、深入且实用的指南，助您在开关稳压电源的世界里游刃有余，设计出驱动未来的卓越产品。

评分☆☆☆☆☆

读完《开关稳压电源的设计与应用》的前半部分，我最大的感受就是作者在理论推导和实际工程实现之间找到了一个绝佳的平衡点。在深入讲解各种控制模式，比如电压模式和电流模式控制时，作者不仅给出了严谨的数学推导，还通过大量的图示和仿真波形来辅助说明。这些图示非常清晰，即使是对于我这样需要一点时间来理解抽象概念的读者来说，也能够迅速把握其精髓。我尤其对其中关于补偿环节的设计部分印象深刻，作者详细介绍了不同类型的补偿器（如PI、PID）及其对系统稳定性和瞬态响应的影响，并且给出了具体的元器件选型建议。这部分内容对于实际动手设计来说至关重要，让我意识到理论计算和实际调试之间的差距可以通过合理的补偿设计来弥合。此外，书中关于EMI（电磁干扰）的设计和抑制章节也让我受益匪浅。在电子设备日益集成化的今天，EMI是一个不容忽视的问题，作者从源头抑制和滤波等多个维度进行了分析，并提供了一些实用的布局和布线建议，这对于避免产品在后期出现不可控的电磁兼容问题非常有价值。

评分☆☆☆☆☆

我最近入手了一本《开关稳压电源的设计与应用》，出版社是机械工业出版社，一直以来对电力电子领域都颇有兴趣，尤其是开关电源，感觉它在现代电子设备中扮演着至关重要的角色。拿到这本书的当晚，我就迫不及待地翻阅起来，虽然我本身并非专业人士，但整体的编排和讲解都让我觉得很亲切。书的开篇部分，作者并没有直接深入到复杂的电路图和计算公式，而是从开关电源的基本原理、发展历程以及其相较于线性电源的优势等方面进行了详尽的阐述。这让我能够很好地理解开关电源之所以如此普及的原因，以及它为何能在效率和体积上取得如此显著的突破。我特别欣赏作者在介绍不同拓扑结构时，能够结合实际应用场景来展开，比如在讲解Buck（降压）和Boost（升压）电路时，就举例说明了它们在充电器、LED驱动等方面的广泛应用。这种“理论联系实际”的讲解方式，让枯燥的技术概念变得生动易懂，也让我对未来深入学习的路径有了更清晰的认识。即使是一些基础的概念，作者的表述也相当严谨，用词准确，让我感觉自己是在一个可靠的知识体系中进行学习。

评分☆☆☆☆☆

这本书《开关稳压电源的设计与应用》在电源的集成化和模块化设计方面也给了我不少启发。作者在后续的章节中，探讨了如何将多个开关电源模块集成在一起，以及如何设计更紧凑、更高功率密度的电源解决方案。我尤其对关于多相交错并联技术和DC/DC转换器集成方案的介绍很感兴趣。这些技术在服务器电源、通信电源等高功率密度要求的领域非常普遍。作者通过案例分析，展示了如何利用这些先进的技术来提高电源的效率、降低纹波，并增强系统的可靠性。书中还对一些新兴的电源技术，例如LLC谐振变换器和GaN（氮化镓）功率器件的应用前景进行了展望，这让我感到非常兴奋，也意识到了这个领域还在不断地发展和创新。总的来说，这本书的内容非常丰富，从基础理论到前沿技术，都做了详尽的阐述，是一本值得反复阅读的参考书。

评分☆☆☆☆☆

对于《开关稳压电源的设计与应用》这本书，我必须说，它是一本非常扎实的参考书，尤其在电源保护和可靠性设计方面，作者给出了非常全面的指导。在处理过载、短路、过温等异常工况时，书中详细介绍了各种保护电路的设计原理和实现方法，例如软启动、过电流保护、过电压保护以及温度补偿等。我特别关注了关于恒流恒压（CC/CV）输出的设计章节，这对于设计充电器、电池管理系统等应用至关重要。作者不仅仅是给出了原理图，还深入分析了关键元器件的选型原则，以及如何通过合理的元器件组合来达到预期的性能指标。另外，书中关于PCB布局和散热设计的章节也给予了我很大的启发。开关电源在工作时会产生大量的热量，如何有效地将热量散发出去，保证器件的稳定工作，是影响电源可靠性和寿命的关键因素。作者提供的关于散热器选型、风扇选择以及PCB散热通道设计的建议，都非常具有实践指导意义。

评分☆☆☆☆☆

在《开关稳压电源的设计与应用》这本书中，我发现作者对于功率MOSFET、二极管、电感和电容等关键元器件的选择和应用有着非常深刻的见解。我一直觉得，开关电源的性能很大程度上取决于这些“心脏”部位的元器件。作者详细地阐述了不同类型元器件的特性曲线、极限参数以及选择时的注意事项，例如如何根据开关频率、工作电压和电流来选择合适的MOSFET，以及如何根据磁芯材料、工作频率和温升来设计电感。我尤其喜欢书中关于“器件损耗分析”的部分，它帮助我理解了不同元器件在开关过程中的能量损耗是如何产生的，以及如何通过选择合适的元器件和优化工作点来降低损耗，从而提高电源的整体效率。此外，书中还涉及了许多关于电源稳定性分析的理论，例如Bode图的绘制和分析，这对于理解反馈控制系统的稳定性和调整环路参数至关重要，让我对如何实现一个稳定可靠的开关电源有了更深层次的认识。